高中物理 7.9《實驗 驗證機械能守恒定律》課件 新人教版必修2.ppt

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第七章 機械能守恒定律 第9節(jié) 實驗 驗證機械能守恒定律 1 理解實驗的設計思路 明確實驗中需要直接測量的物理量 2 知道實驗中選取測量點的有關要求 會根據實驗中打出的紙帶測定物體下落的距離 掌握測量物體運動的瞬時速度的方法 3 能正確進行實驗操作 能夠根據實驗數據的分析得出實驗結論 4 能定性地分析產生實驗誤差的原因 并會采用相應的措施減小實驗誤差 首先讓學生觀看一段機械能守恒的視頻 讓學生對機械能守恒中動能與勢能的相互轉化有個深刻的體會 接著向學生拋出問題 怎么來驗證物體的機械能是否守恒 引導學生提出實驗方案 最后分析實驗中可能會出現的誤差 并分析其出現的原因 可以利用刻度尺來量出物體下落的高度 得到物體勢能的變化 利用打點計時器和紙帶來計算物體動能的變化 最后 根據物體勢能的變化與動能的變化來判斷物體機械能是否守恒 機械能守恒的各種情況 一 實驗原理 自由落體 重力勢能減小 動能增加 小球在下落過程中 重力勢能的減少量為 Ep減 動能的增加量為 Ek增 如果 則證明小球下落過程中機械能守恒 二 實驗方案 下落起始點O A 1 以物體下落的起始點O為基準 物體從O點下落到A點下落的高度為h 到達A點時的速度為v 物體重力勢能的減小量為 mgh 物體動能的增加量為 驗證mgh與是否相等 下落起始點O A 2 以物體下落過程中某一點A基準 物體從A點下落到B點下落的高度為 h 在A點的速度為vA 在B點的速度為vB 物體重力勢能的減小量為 mg h 物體動能的增加量為 B 驗證mg h是否相等于 h和 h的距離要大一些 以減小測量誤差 該實驗需要測量哪些物理量呢 可以用刻度尺直接量 利用紙帶和打點計時器來計算 物體下落的高度物體在某一位置的速度 打點計時器 紙帶 重物 刻度尺 鐵架臺 帶鐵夾 交流電源等 夾子 打點計時器 紙帶 重物 鐵架臺 三 實驗器材 1 按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上 用導線把打點計時器與電源連接好 2 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好 另一端穿過計時器限位孔 豎直提起紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近 紙帶上端用夾子夾住 3 先接通電源 再松開紙帶 讓重物自由下落 4 重復幾次 得到3 5條打好點的紙帶 四 實驗步驟 5 在打好點的紙帶中挑選第一 二兩點間的距離接近2mm 且點跡清晰的一條紙帶 在起始點標上0 后面任取相同時間間隔點依次標上1 2 3 用刻度尺測出對應下落高度h1 h2 h3 7 計算驗證重物重力勢能減少量和動能的增加量是否相等 6 應用公式 1 打點計時器安裝時 必須使紙帶和限位孔在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 4 選用紙帶時應盡量挑第一 二點間距接近2mm的紙帶 3 實驗時 必須先接通電源 讓打點計時器工作正常后再松開紙帶讓重錘下落 五 注意事項 2 應該選擇重量大 體積下的重物 以減小空氣阻力的影響 六 誤差分析 因為有紙帶與打點計時器的摩擦阻力 空氣阻力等 要克服阻力做功 動能增加量總是稍小于重力勢能減少量 計算速度應用公式 能不能用公式來計算呢 不能 不能 能不能用公式來計算呢 1 某次 驗證機械能守恒定律 的實驗中 用6V 50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶 如圖所示 O點為重錘下落的起點 選取的計數點為A B C D 各計數點到O點的長度已在圖上標出 單位為毫米 重力加速度取9 8m s2 若重錘質量為1kg 1 打出B點時 重錘下落的速度vB m s 重錘的動能EkB J 1 175 0 6903 2 從開始下落算起 打點計時器打B點時 重錘的重力勢能減小量為 J 3 根據紙帶提供的數據 在誤差允許的范圍內 重錘從靜止開始到打出B點的過程中 得到的結論是 0 6909 機械能守恒 2 在驗證機械能守恒定律時 如果以v2為縱軸 以h為橫軸 根據實驗數據繪出的圖線應是 才能驗證機械能守恒定律 其斜率等于的數值 通過原點的直線 2g